DE2253138A1

DE2253138A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der geschwindigkeit eines koerpers

Info

Publication number: DE2253138A1
Application number: DE2253138A
Authority: DE
Inventors: Pierre Petit; Pierre Verjux
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1971-10-29
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1973-05-03
Also published as: BE790341A; FR2161757B1; FR2161757A1; GB1404609A; CA992664A; US3824015A

Description

PATENTANWALT A 11 4-28 DRESDNER BANK AQ

Λ I *f«.W STUTTGART NR. 38O80O

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Institut de' Rgeherchea de la Siderurgie Fran^aise

185» rue President Roosevelt 781 o4 Saint Germain--en=»ljaye, Prankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Körpers

Sie Erfindung betrifft ein Verfahret! und eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines diskontinuierlichen Erzeugnisses durch Korrelation zweier, zufälligen Schwankungen unterworfener, gleicher, gegeneinander zeitlich verschobener Signale. Die Vorrichtungen dieser Art waiean gewöhnlich zwei in der Mhe der Bewegungsbahn des Erzeug« nisses angeordnete» in Bewegungsrichtung des Erzeugn räumlich voneinander getrennt® Empfängerorgane auf,

JDie Efflpf togßi'orgaßö ssahssea awei statistisch identiso

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aber zeitlich gegeneinander um einen von den gegenseitigen Abstand der Empfängerorgane und der Geschwindigkeit des Erzeugnisses abhängigen Betrag phasenverschobene Signale auf· Anhand dicer Signale kann nit der bekannten Korrelationsmethode die sog. Korrelationefunktion gebildet «erden, die ein Korrelationsmaximum bzw» eine !Correlations«» spitze aufweist, deren Lage von der Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen und damit von der Geschwindigkeit des Erzeugnisses abhängt. Die Korrelationefunktion der beiden gegeneinander phasenversohobenen Signale wird in einer Torrichtung gebildet, die im folgenden als Korrelator bezeichnet wird, und von der die verschiedensten Auafüh~ rungsformen auf dem Markt erhältlich sind. Ein solcher Kor» relator führt in der einen oder anderen Waise immer folgende Funktionen aus: Verzögerung, Produktbildung, Integration,

Beim Auswalzen von Brammen, Knüppeln, Blechen und anderen Profilen 1st es notwendig, die Geschwindigkeit das Wnlzpro» duktes mit großer Genauigkeit zu ermitteln, insbesondere, wenn man den ermittelten GeschwindIgkaItswert al« Eingangsgröße in ein System zur automatischen Steuerung eines Walzwerke eingibt. Ba die vorgenannten WalBt*erkerz»iu>ulf»a* Kth?<=> par begrenzter Abtaeasiingen ljret»> im Λί₉ 'η ilr^gu*/,;.

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riehtUQg gesehen, eisern gojpf nnä einem Ende »< pisfi Bit der der GeschwindigkeitBBJeBsung dienenden Vorrichtung die Se=* schwindigkeit des Körpers genau gefaessen weräeas, wenn eich der Kopf des Körpers vor de» Meßergan befindet« wobei der Kopf dee Körpers insTbssondere bei raschlaufenden Walzwerken Bit großer Geschwindigkeit aa dem MtSorgen vorbeieilt. Man hat schon vorgeschlagen, die Kurve- zu untersuchen, die die Korrelationefunktion wiedergibts di© von,einem Korrela» tor erhalten wird» der eine Mehrzahl dieser Punktionen verarbeitet, um die Lage €ee Uasinisra .©it- ©ita@r hiensu ge@tg«° neten Einrichtung gäu bestioiiaen· Sin eolch@@ J®%$®h3sen @et^t jedoch voraus, daß man den ganzen Verlauf der Kurve bildet, was Jedoch überflüssig Ist, üa lediglich die Lag© der Spitze dieser Kurve von Interesse 1st» Darüber hinaus 1st dieses ■ Verfahren Insofern nachteilig, als sdt ihra nur eine verhält«- nismäßig begrenzte Zahl von Messungen in einer bestimmten Zeit durchgeführt werden kann, was insbesondere daim nachteilig ist? wenn die Körper sich nit großer Geiichwindigkeit an dem Meßorgan vorbe!bewegen, da mn die @@echwinäigkeit erst aufgrund einer zeitlich aufeinanderfolgenden Analyse einer Mehrzahl von Punkten der Korrelationsfunktion und Bestimmung des Maximums ermitteln kann. Man hat auch schon vorgeschlagen, die Information zu verwenden, die am Ausgang

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eines Korrelatore in Gestalt eines FehlereignaIe verfügbar ist, das derart auf eine Einrichtung zur Steuerung der Verzögerung einwirkt, daß die Verzögerung auf den Wert eingestellt wird, der der Spitie der Korrelationefunktion entspricht. In der Praxis tritt hier jedoch die Gefahr auf, daß die Verzögerung auf einen falschen Wert eingestellt wird, der einen Nebenmaximum der Korrelationsfunktion entspricht, wobei diese Gefahr um so größer ist, je mehr die Geschwindigkeit eines Körpers von derjenigen des darauffolgenden Körpers abweicht. Han könnte auch daran denken, in die Steuerschleife für die Nachführung des Verzögerungswertes ein Si» gnal einzuführen, das nur grob der Geschwindigkeit eines Körpers entspricht, die von einer Bedienungsperson geschätzt oder mittels eines nur Näherungswerte der Geschwindigkeit ergebenden Meßorgane erhalten wird, das unabhängig von der Meßvorrichtung ist. Man kann beispielsweise zu diesen Zweck die von einem taohonetrisohen Dynamo erhaltene Messung verwenden, der die Rotatlonsgesohwindigkeit der Zjlinder des Walzwerks registriert. Da jedooh infolge des Gleitens der WalzerZeugnisse zwischen deren Bewegung und der Umfangsgeschwindigkeit der Zylinder ein Unterschied besteht, kann mit dieser Methode kein Anfangswert für die Verzögerung erhalten werden, der der tatsächlichen Geschwindigkeit iea Wa1strzeugnisses im Augenbliok seines Vorbellaufena an den Impfangerorganen entspricht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe sagrunde, dieae verschiede-* ηβη Unsuträgliohkeiten se verawiden, denen die bekannten Vorrichtungen unterworfen sind, au die Geschwindigkeit eines Gegenstandes ait großer Genauigkeit und ohne die Gefahr τοη Pehlnessungen von den Augenblick an «essen zn können, in dea der Gegenstand sich vor den Bsjpfängerorganen einer Korrelationsaeßvorrichtung vorbeisubewegen beginnt. Die Erfindung wicht sich hierbei die Tatsache sunutse, daß die von den Eapfängerorganen aufgenoavenen Signale auf swei unterschiedlichen und aneinander lcoapleeentären Arten verarbeitet werden können, jedoch unter de« Torbehalt, daß das Erzeugnis eine Siekontinuität aufweist, die eine solche Arbeitemethode ermöglicht. Die Torbeibewegung einer solchen Diskontinuität vor jede« einseinen £apfangerorgan, die beispielsweise durch die Anfangsbegrenzung des Erzeugnisses gebildet wird, äußert sioh durch den Sapfang einer Stufe oder einer Signalfront, wobei das in der JoIge aufgenosaene Signal zufälligen Schwankungen unterliegt und la Verhältnis sur Amplitude der vorerwähnten Signalatufe verhältnieaäöig geringe Avplltudenände» rungen aufweist. Die Erfindung verfolgt auf diese Weise den Gedanken, die von den beiden aufeinanderfolgenden, bein Durchgang des Kopfes des Erzeugnisses vor den Empfängerorganen erhaltenen Fronten su verarbeiten, um einen Gesohwindig-

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keltswert des Erseugniesea su erhalten, and «war nioht» ujs in erster Hole diesen eesohwindlgkeltswert sn erfassen* sondern üb diesen Wert in die Steuerungssohlelfe für die TersOgerang eines Korrelators einsuf uhren, der die von den Sapfängerorganen auf genossenen Zufallssignale nach des Durchgang des Erseugnlskopfee vor den Espfängerorganen analysiert. Mit dieses Verfahren kann eine Yerf ahrensstufe «or Irvi;tlang des Xaxisuss einer Korrelatlouskurre, die ihrerseits Punkt fttr Punkt so bilden wire, u» die tiohtigkeit der durchgeführten Messung sn gewährleisten, vermieden werden. Theoretisch wurde es ausreichen, nur einen einsigen Vert der Korrelatfanefunktion su errechnen, da die Yerarbeltang der den Durchgängen der Diskontinuität entsprechenden Signale es erlaubt» den Tersegerungswert des Korre-» latore auf den Wert einsuateilen, der der Spitse der lorrelationskarre für die jeweilige Oesonwlodigkeit entspricht« Die aufgenoaaenen statistisch schwankenden Signale entsprechen indessen in der Praxis nicht eine« Oaufl³sehen Rauschen. Deasufolge bildet die Korrelation*kurve kelno Spitse sondern eine »ehr abgeflachte Tor« des Maxlauss. Is espfiehlt sloh daher, swei Werte der lorrelatlpnsfunktioa sn beetlasen, indes san das Maxlsus elngrenst, us ein fehlerslgnal se bilden, das auf die Steuernngssohleife mur Einstellung und Vaohftth-

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rung der Verzögerung auf den Wert, der der Gesollwindig» Veit des Erzeugnisses unter Berücksichtigung eventueller Geaohwlttdigkeitsänderungen Während des Durchgangs des Erzeugnisses vor den EmpfängerOrganen entspricht, einwirkt. Entsprechend dem Torangehenden geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines diskontinuierlichen Erzeugnisses durch die Aufnahme und die Korrelation zweier, zufälligen Schwankungen unterworfener, gleicher, gegeneinander zeitlich verschobener Signale, die von dta sich bewegenden Erzeugnis ausgehen, wobei die Selbst« korrelationsfunktion dieser Signale in einem Korrelator ge» bildet wird, der eine von einem Pehlersignal gesteuerte Verzögerungseinrichtung uefaßt. Die Erfindung besteht darin, dafi «an die aufeinanderfolgenden Anfangsfronten der beiden Signale, die bei« Durchgang de· Xrzeügniskopfes vor den Emp~ fängarerganen erzeugt werden, «or Slidung «ines davon abgeleiteten Signal« verwertet, das den Anfangswert der Verzögerung best ioat, die dar aittleren Geschwindigkeit des Erzeugnisse* während des Durchgangs des Erzeugniskopfes auf der Streck· vor den Empfängerorganen entspricht. Gemäß einer ' Weiterbildung des erXiedungegemttflen Verfahrens werden die aufeinanderfolgenden Endfronten der beiden Signale/die beim Durchgang des Erze ufaiaeede* vor den I apf anger organe η er·»

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zeugt werden» dazu verwertet, ein Sperrsignal für die Geschwind igkeitsanzeige zu bilden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt zwei in Richtung der Bewegung des Erzeugnisses räumlich getrennte Empfängerorgane, einen Korrelator, der eine durch ein Versohieberegister gebildete Verzögerungeeinrichtung aufweist, die zwei Ausgänge zum Abgreifen des eingegebenen Signals aufweist und deren Taktfrequenz für die Verschiebung mittels eines Spannungs-Frequenz-Wandlers gesteuert wird, dessen Eingang mit dem Ausgang eines mit dem Ausgang des !Correlators verbundenen Differenzverstärker verbunden ist, wobei der Eingang des Spannungs-Frequenz-Wandlers mit dem Ausgang eines Addierers verbunden ist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärker und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang einer Geschwindigkeitsmefieinrichtung verbunden ist, die ein Analogsignal erzeugt, das der mittleren Geschwindigkeit des Erzeugnisses beim Durchgang des Erzeugniskopfes durch die Strecke vor den Empfängerorganen entspricht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Einrichtung zur Messung der mittleren Ge-

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schwindlgkeit des Erzeugnisses auf der genannten Strecke einen Digita I=JUm log-Wand ler umfaßt, dessen Eingangssei» te mit einem Speicherwerk verbunden ist, das eine Rezi« prokwert^Iabelle enthält, wobei das Speichswerk selbst mit einer Vorrichtung verbunden ist, die ein zeitproportionales digitales Signal erzeugt, das von dem Erzeugniskopf beim Durchgang durch die von den beiden Empfängerorganen begrenzte Strecke hervorgerufen wird» Das analoge Ausgangssignal des Digital-Analog™Wandlera wird auf den betreffen» den Eingang des Addierers gegeben.

Die erfindungsgemäße Geschwindigkeitsmessung ermöglicht es, die Geschwindigkeit des Erzeugnisses von dem Zeltpunkt an genau «u messen, in dem das Erzeugnis vor der Meßreinrichtung erscheint, wie groß diese Geschwindigkeit auch immer sein mag. Die Verzögerung des einen der im Augenblick des Durchgangs des Erzeugniskopfes aufgenommenen Zufallssignale wird hierbei unverzüglich auf den Wert eingestellt, der der tatsächlichen Geschwindigkeit des Erzeugniskopfes auf der Meßstreoke entspricht. Der Korrelator vermag diese Verzögerung entsprechend dem Wert zu steuern, der der Spitze der Korrelatlonsfunktipn entspricht, und zwar ohne die Gefahr einer etwa einem Hebenmaximum dieser Kurve entsprechenden

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Feineinstellung. Die Steuerungseinrichtung erlaubt somit, während des ganzen Durchgange das Erzeugnisse« eventuellen Änderungen der Lage der Korrelationespitze zu folgen und damit in kontinuierlicher Weise die tatsächliche Geschwindigkeit des Erzeugnisses anzuzeigen. Die die Sorrelationsfunk» tion bildende Kurve ist aymmetriuch. Eh goniJgt daher, den Wert dieser funktion für zwei vorsageuana Torzügerungeη zu errechnen, die zwei Punkten dieser Kurve anteprectam, die auf den beiden SuL bau der Korrelatlonsspitzo liegen. Ist die Differenz zwischan diesen beiden Worten η Loht NuLi, so korrigiert das resultierende Fehlerslgaal dia vorgenannten YarBb" gerungen derart, daß zwei gleiche FunktiouBwerto erhalten werden· Der tatsächliche Varzfigerungowert, rler ih>v effektiven Durchgangsgeschwindigkeit doo Erzeugnisses «nkupt-icht, ist damit durch das arithmetische Mittel der betreffenden Verzö~ gerungen gegeben, die diesen beiden Werten entsprechen»

Im folgenden ist ein Anwendungsbeispiel dos erfindungsgomfie·=· sen Yerf ahrens anhand der Zeichnung dargestellt, in der

Fig. 1 ein Schaltschema der Maßvorriohtung, und

Fig. 2 ein Diagramm zeigt, in welchem dio Lage zweier aufgrund der Korrolationtifunkbio'i orrooimofcor Wer ha auf der betreffenden Funktionskurvo dar ^i8fc· 3098 18/090 1

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Vor äen balata_s eiutm seitlichen Abstand & vooainanäer auf·=* M&J ocDöen E^|>.fäng0s?or'gaueQ 1 anü 2 hmie&t sieh der eine IbCi--Iiobige LSvig© aufweit-urnde Körper 3 isit der Geschwindigkeit v. Yon-diesen TSr})syp_v beinpiolsWftiee ©ineis warEsgewalEtan Err-eiigrnis« ß-ihi zinn ütjr.r dessen Oberfläche «arege!mäßig teilte_e von ß«m aiii fototil^kiTieehe Beipfänger £mpfängero:t'£,t^T:!>mi apl^efaoiüSif.ae ö ärahisaiag auis_o Die'B® Strahlung erjsesagt in (Stm Erapi'üngern ein elcktrioeheu Signal f(t) ent sprechend dor L»ac?rfeöiöh-t« f fles Ki>3*p@rß in Bich^ung ßiner zum GrQBchwiniliglifcitsvektor psrallelen Aehse, wolxii diie bei don Größen χ unti t f-i ;/«!· flis Beziehung

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miteinander verknüpft eind, und t die Zeit anü τ öle Ge» schwindigkeit dee ^Qwegtea Körpers bedeutet-. Mit de» beiden Empfängern werfer dcitbüiülolge »wei gleichartige SignsIe xCt) und y(t) empfangen. Die fotoelektriechen Eespfäugisr "best^hfo jeweils aus einer Silicimnr^lle_t die ralt ein^r Schlitsfcleade verbunden ist» oit:r«in Sc hllto tienkTtnilit χητ EewegKEgericb tung des Körpers an^eoicuet int_v sowie aus «inem Objektiv^ flas ein Oourflaoh^t^lonemt dss Küx-pero nuf 4«ir Zelle abbil riet,, Die aus dota Emiofüneer, dor Blend© smd Amm Objektiv be

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BAD ORlOINAt

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stehende Einheit stellt ein fernrohr dar. Zwei identische Fernrohre dieser Art sind auf einer Trägerplatte montiert, wobei die Entfernung der beiden optischen Achsen genau bestinat werden kann, indem nan beispielsweise die Strahlenbündel an geneigten, mit den Blenden verbundenen Spiegeln reflektiertt aamralt und über einen geeichten Maßstab anvisiert O

Die von den Etspfängerorganen ausgehenden, gegebenenfalls verstärkten Signale werden anschließend jeweils in eine« Hochpaßfilter 4 gefiltert, üb die aus den Schwingungen des bewegten Körpers und den technischen Störfrequenjeen resultierenden niederfrequenten Anteile eu eliainleren und nur die nützlichen Anteile eu erhalten, die den Unregelmäßigkeiten der Leuchtdichte des Körpers entsprechen. Dieses Filter kann aus eines) RO-Glled alt veränderlicher Kapazität bestehen, woalt die untere Grenefrequens mischen 5o und 1ooo Hb geregelt werden kann. Die so gefilterten Signale werden anschließend jeweils einer Kippstufe 5 sugeführt, deren AusgangesignaIe nur ewei gleiche Werte alt entgegengesetsten Tor«eicheη annehoen können, wobei der positive Wert beispielsweise eine« Eingangesignal entspricht, das durch lull geht und ansteigt und der negative Wert eine« lineanessignal entspricht, das

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durch Null geht und abnimmt, Nachdem man die entsprechenden negativen Anteile der Ausgangssignale mittels einer Diode 6 eliminiert₉ erhält man Impulsfolgen, die ein Niveau 1 und ein Niveau 0 annehmen können, wobei das Niveau 1 einem positiven Signal und das Niveau O einem negativen Signal ent» spricht. Das Niveau 1 kann mittels eines Spannungstellers auf eine gewünschte Spannung eingestellt werden. Man verfügt somit über zwei Signale X(t) und T(t), die aus den auf« genommenen Signalen entsprechenden statistischen Impulsfol» gen bestehen, wobei das Signal X(t) einem Signal entspricht, das durch das Empfängerorgan aufgenommen wurde, das bezüglich der Bewegungsrichtung des Körpers vor dem anderen Eapfänger=* organ angeordnet ist, und das Signal Y(t) demjenigen Signal entspricht, das mit dem nachgeordneten Empfängerorgan aufgenommen wurde. Diese beiden Signale sind einander identisch und um ein Zeitintervall gegeneinander phasenverschoben, das von dem Abstand d und der Geschwindigkeit ν abhängt« Um die Korrelationsfunktion von X(t) und T(t) zu bilden, legt man das Signal I(t) an den Eingang einer Verzögerungsanordnung mit einer Verzögerung τ und bildet das Integral des Produkts X(t~ τ ),Y(t), das mit "C (XY)¹¹ bezeichnet werden soll. Die Verzögerungsanordnung besteht aus einem Verschieberegister 7, das durch einen Taktgeber β mit veränderlicher Frequenz ge»

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steuert wird ο Dieses Register umfaßt η Stufen von je 1 Bit Entnahme und weist _an bestimmten Stufen Abgriffe fUr versü gerte Signale auf, beispielsweise an den Stufen η und n~>4, die zur Stufte η 2 symmetrisch liegen. Im Falle des Ausfuhr ungsbelspie la umfaßt ύηβ Schieberegister 2o5 Bits mit Abgriffen an den Stufen 2o1 und 2o5. Hit jedem der Abgriffs ist eine Multiplikationsstufe 9 zur Bildung dar Produkt»

Kt).X_2o1(t) und Y(t)oI_2o5(t)

verbunden. Biene beiden Produkte werden ult Hilft) τ on HC-Gliedern integriert. Das Schieberegister, it ie Hu I UpIi »ι tionu uuJ dio Integratlonnstufe bilden den jog, jiorr·lator 1o. Han erhält somit zwei Werte der Korrelationufuukti>n O(ZX), uämlich

C₂₀₁(XY) und

die jeweils den Verzögerungen T des Signals X(t) um 2o1 O_r und 2o5 Q_x. entsprechen, wo O_r die Periode des Taktgebers ist· Die Anfangflfrequenz des Tätgebers ist so, daß der Mittel« wert der vorgenannten Verzögerungen gleich der wirklichen Verzögerung zwischen den Signalen X(t) und Y(t) ist, die der mittleren Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zwischen

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den Zeitpunkten dee Durchgangs dee Körperkopfes durch die vor den Empfängerorganeη gelegenen Strecke entspricht_F wie dies im folgenden noch ausgeführt wird. Da dieseEnpfängerorgane nur einen geringen Anstand voneinander aufweisen und da die Geschwindigkeit des Körpers verhältnismäßig groß 1st und sich innerhalb der vor den beiden £ppfängerorganenen gelegenen Strecke nur wenig ändert, kann diese Geschwindigkeit als derjenigen gleich erachtet werden, die der Körperkopf tatsächlich in den Augenblick hat, in dem er sich vor dem in der Bewe gungsriohtung des Körpers gesehen zweiten Eepfängerorgan befindet. Sie lage der beiden funkte auf der die Korrelationsfunktion darstellenden Kurve, die den Verzögerungen T von 2o1 e_r und 2o5 v_r entsprechen, let in lig. gezeigt. Die beiden Werte der Korrelationefunktion, die diesen Punkten entsprechen, werden auf den Eingang eines BIffe« reneyeretärkere 11 eit hohe» Terβtärkungsgrad gegeben, dessen Ausgang pi . einen Spaonungsfrequenswandler 8 verbunden ist» der seinerseits alt einer Geechwindigkeitoaneeigevorrlohtung 22 verbunden 1st. Der Spannungsfreie nzwand ler 8 wird als Taktgeber für das Yerschiebereglster verwendet, unter Bildung einer Steuereohleife für die Tereögerung.

Die Anfangsfrequens des Taktgebers wird duroh eine Vorrichtung bestimmt, die alt den beiden Eopfängerorganen verbunden

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let und ein analoges Signal liefert, das der mittleren Geschwlndlgkelt des Körperkopfes während des Durchgangs durch die vor den beiden Empfängerorganen gelegene Strecke ent* spricht. Biese Vorrichtung 12 umfaßt eine Taschaltung 13, deren Öffnung durch einen Impuls ausgelost wird, der dadurch erzeugt wird, daB in einer Differentiationsstufe 14 das Signal differenziert wird, das durch das In Bewegungsrichtung des Körpers gesehen erste Eapfängerorgan im Augenblick des Durchgangs des Körperkopfes vor den Enpfttngerorgan aufgenommen wurde, wobei das Signal eine Eingangsfront bildet, und deren Schließung auf analoge Weise durch einen Impuls geschaltet wird, der durch die Dlfferentiatlonsstufe 15 in den Augenblick gebildet wird, in den der Körperkopf sich vor dem naohgeschalteten Enpfängerorgan befindet. Wahrend der ganzen Bauer der Öffnung läßt die Torschaltung eine kontinuierliche Folge von von einem Taktgeber 16 ausgehenden Impulsen passieren· Bio Zahl der in einen Zähler 17 eingeführten Impulse entspricht der Zelt, die der Körperkopf benötigt, üb die Bl~ stanz zwischen den beiden Inpfängerorganen zu durchlaufen. Bleser Wert wird in einen Batenspeloher 18 eingeführt, der eine Tabelle von Reziprokwerten umfaßt, was eine sehr rasche Errechnung des entsprechenden Realprokwerts ermöglicht. Der betreffende Speloherwert wird anschließend auf «inen Bigltal-

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Analog-Wandler 19 übertragen, der an seinem Auegang ein analoges Signa1 bildet, das der mittleren Geschwindigkeit des Körperkopfes während des Durchlaufens der vor den beiden Empfängerorganejn gelegenen Strecke entspricht. Dieses Signal wird Über einen Summierer 2o auf den Eingang des Spannung«- frequenzwandlere 8 gegeben, wobei dieser Summierer ebenfalls das durch den Differenzverstärker gebildete Signal aufnimmt, so daB die Anfangsfrequenz, die den mittleren Verzögerunge» wert des Signale I(t) in der Stufte 2o3 definierende Anfangefrequenz so ist, daß die mittlere Verzögerung praktisch der tatsächlichen Geschwindigkeit des Körperkopfes in dem Augenblick entspricht, in dem er sich vor dem nachgeordneten Empfängerorgan befindet.

Das Fehlersignal, das durch die von den Stufen 2o1 und 2o5 des Schieberegisters ausgehenden Signale £_2o1(t) ^{und X}2o5^^ gebildet wird, wirkt auf diesen Wert, um ihn der tatsächlichen Nacheilung der beiden statistischen Signale gleich zu erhalten, die während der ganzen Zeit des Durchgangs des Körpers durch die vor den Empfängerorgaben liegende Strecke aufgenommen wurden. Die beiden Signale, die dem Durchgang des Körperendee durch die VOV des beiden Etspfängerorganett gelegenen Strecke entspreohen, bildet eine Auegangafront.

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Ihre Differenzierung erzeugt negative Impulse, die aua diesem Grund nicht auf die Torschaltung 13 wirken, Diese Signale werden in eine Koinzidenzschaltung eingeführt, die ein Ausgangssignal ergibt, wenn beide Eingänge mit einen Signal beaufschlagt sind, d.h. eine UND-Schaltung. Das Ausgangesignal dieser Schaltung wird auf den Eingang der Geechwlndlgkeitsanzelgevorrichtung 22 gegeben, um die Ge« schwindlgkeitsanzeige bein Fehlen eines Körpers ku ver~ blooken, d.h. diese Anzeige auf Null zu bringen uad zu halten.

Die Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung wird durch einen Frequenzmesser gebildet, der mit eiroem geeigneten Spatnungsteiler versehen und mit dem Ausgang dee Taktgebers 8 verbunden ist. Dies erlaubt, den exakten Geschwindigkeitswert während der ganzen Dauer des Durchgangs des Körpers anzugeben und einer eventuellen Veränderung dieser Geschwindigkeit an folgen. Dieser Wert 1st gleich dem Quotient aus de· Abstand der beiden optischen Achsen der Empfängerorgane und der Verzögerung 2o3 Θ, wo O die Periode Ae₁S Taktgeber» ist, wenn die beiden αυο der Korrelationsfunk iun errechneten Werte identisch sind. Diese Werte entsprechen den Funkten auf der die Korrelationsfunktion wiedergebenden Kurve, die auf bei*·

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den Selten des Scheitels dieser Kurve liegen, die In toe zug auf diesen Scheitel symmetrisch ausgebildet ist. Wenn f die den Taktgeber entsprechende !Frequenz ist, so erhält man

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Sie Wahl der beiden Abgriffe für das verzögerte Signal X(t) an zwei durch eine ungerade Zahl von Stufen getrennten Stufen ermöglicht es, einen gesavten Divisionsfaktor zu ermitteln* Die Geschwindigkeit kann somit auf die Anzeigevorrichtung übertragen werden, die Bit des Taktgeber verbunden ist, und/oder direkt als Größe in ein automatisches System eingeführt werden. Ss ist auch eöglich, einen analogen Aus» gang an der Torrichtung vorzusehen, um die Geschwindigkeit zu registrierene

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt somit eine Torrichtung «it einem einfachen Aufbau und ermöglicht eine gleichmäßige und genaue Messung der Geschwindigkeit des Durchgangs eines Körpers duroh diese Torrichtung. Die Festlegung der Frequenz des Taktgebers auf eine Frequenz, die der tatsächlichen Geschwindigkeit des Körperkopfee im Augenblick des Durchgangs des Kopfes duroh die vor den Emp™

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fängerorganen gelegene Strecke ermöglicht ee, eine Veränderung der Geschwindigkeit vom Beginn dee Durchgänge dee Körpers EU verfolgen und die Ablesung einer Geschwindigkeit zu vermelden, die einem Stormaximum der die Korrelationefunktion wiedergebenden Kurve entspricht. Das Verfahren und die Heßvorrichtung können für die Geschwindigkeitsmessung belle« biger, in ihren Abmessungen begrenzter Körper Verwendung finden, insbesondere jedoch von Körpern bei der Durchführung von Walsvorgangen, wie beispielsweise Brammen, Knüppeln, Blechen und anderen Profilen.

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Claims

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Patentansprüche

1Λ Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines Körpers durch. Aufnahme und Korrelation zweier von. dem sich bewegenden Körper ausgehender₉ zufälligen Schwankungen unterliegender, gleicher, gegeneinander phasenversohobener Signale, wobei die Korrelationefunktion dieser Signale in einem Korrelator gebildet wird, der eine von einem Fehler signal gesteuerte Verzögerungseinrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man die aufeinanderfolgenden Anfangefronten der beiden Signale, die beim Durchgang des Körperkopfes vor den Empfängerorganen auftreten, zur Bildung eines davon abgeleite» ten Signals verwertet, das den Anfangswert Ser Verzöge» rung bestimmt, die der mittleren Geschwindigkeit des Kör« pore während des Durchgangs des Körperkopfes auf der Strecke vor den Empfängerorganen entspricht·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn<~ Belohnet, daß die aufeinanderfolgenden Endfronten der beiden Signale, die beim Durchgang des Körpereu=· des vor den EmpfängerOrganen auftreten₈ sur Bildung eines

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die Geschwlndigkeitsanzeige während des Nichtvorhandenseine eines Körpers vor den Empfängerorganen sperrenden Signals verwertet werden.

3. Torrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit zwei räumlich voneinander getrennten Empfängerorganen» einem Korrelator, der ein Schieberegister mit zwei Ausgängen zum Abgreifen des eingegebenen Signals aufweist, dessen Taktfrequenz für die Verschiebung mittels eines 3pannungs-Prequenz-Wandlers gesteuert wird, dessen Eingang mit dem Ausgang eines mit dem Ausgang ilas Korrelators verbundenen Differenzverstärkors verbunden ist, sowie einer mit dem Spannungs^FreQ.utinz^'Ynndler verbundenen Vorrichtung zur Anzeige der Körpergeschwindigkeit, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (12) zur Bestimmung dor Mittleren Geschwindigkeit des Körpers zwischen den Zeitpunkten des Durchgangs des Körperkopfes vor den Empfängerorganen, einen Addierer (2o) dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (11) und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der Geschwindigkeits-Meßeinrichtung (12) und dessen Ausgang mit dem Eingang des Spannuage-Prequenz-Wandlers (8) verbunden ist, sowie einer Einrichtung (21) ssur Sperrung der Geschwindigkeitsanzeige wäh-

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rend des Kichtvorhandenseins eines Körpers in der Mefistreoke Tor den Empfängerorganen, deren Ausgang mit dee Eingang der Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung ver·=* bundeη ist.

4· Torrichtung nach Anspruch 3, dadurch g β ~ kennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmefi» einrichtung (12) einen Digital-Analog^Wandler (19) enthält, dessen Digitaleingang mit einem eine Tabelle -von Reziprokerten enthaltenden Speicherwerk (B) und dessen Analog -Ausgang mit dem betreffenden Eingang des Add ie·= rers (2o) verbunden ist, und welches Speichewerk mit einer Torrichtung (13t 16, 17) zur Erzeugung eines numerischen Signals, das proportional zu der Zeit ist, die der Körperkopf für den Durchgang durch die Meßstrecke zwisohen den beiden Eepfangerorganen benötigt, verbunden ist.

5. Torrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge» kennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (21) eine Koinzidenzschaltung ist, deren Eingänge mit den Aus« gangen der beiden Empfängerorgane (1, 2) verbunden sind, und deren Ausgang beim Auftreten der Signalrüokfront beim Durchgang des Körperendes vor den Empfängerorganen ein

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A 11 428

21. Oktober 1972 - ne

Signal zum Zurückstellen der ßeechwindigkeitsanselge auf Null und Festhalten auf diesem Wert an den Eingang der Geechwindlgkeiteanzeigevorrichtung abgibt.

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